JP2007122858A - スピンドルモータ組立体及びハードディスクドライブ - Google Patents

スピンドルモータ組立体及びハードディスクドライブ Download PDF

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Abstract

【課題】製造コストが節減され、無駄な空間が減少し、保存容量を増大させうるCSS方式を適用しながらも、耐衝撃特性を向上させることが可能なスピンドルモータ組立体及びハードディスクドライブを提供すること。
【解決手段】読取り/書込みヘッドによってデータが記録/再生され、読取り/書込みヘッドがパーキングされる領域Pが設けられた情報保存/再生用のディスク150と、ディスクを回転駆動し、ディスクが挟まれるハブ165を有するスピンドルモータ160と、ディスク上に加圧接触して、ディスクをハブに対して固定するクランプ部材120、220と、を備え、クランプ部材の外周部には、パーキング領域から所定距離だけ離隔して上下に対向するように、円環状に設けられた振動制限部125、225が形成されたことを特徴とする。
【選択図】図2

Description

本発明は、スピンドルモータ組立体及びハードディスクドライブに関する。
ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)は、スピンドルモータに装着されて回転するディスク表面に読取り/書込みヘッドを接近させて、ディスクに/から所定のデータを記録/再生する記憶装置である。読取り/書込みヘッドは、回転するディスクの記録面から所定高さ浮上した状態で、アクチュエータによって所望の位置に移動してデータを記録/再生する。一方、HDDが作動しない時、すなわち、ディスクの回転が停止した時には、ヘッドはディスクの記録面に衝突しないようにディスクの記録面から離れた位置にパーキングされる。このための磁気ヘッドパーキングシステムは、CSS(Contact
Start Stop)方式とランプ方式とに大別されうる。
CSS方式は、ディスクの内周部にパーキング領域を設け、そのパーキング領域にヘッドを接触させてパーキングする方式であり、ランプ方式は、ディスクの外郭側にランプを設け、該ランプ上にヘッドをパーキングする方式である。
図1には、従来のランプパーキング方式が適用されたHDDの斜視図が示されている。図1に示すように、HDDは、フレーム部材12と、フレーム部材12と上下に対向するように組立てられるカバー部材11とを備え、カバー部材11とフレーム12の間に収容されるスピンドルモータ組立体とアクチュエータ30とを備える。
スピンドルモータ組立体は、データ保存用のディスク50と、ディスク50が挟まれ、ディスク50と共に回転するスピンドルモータ60と、ディスク50をスピンドルモータ60に対して加圧して一体に回転するように堅固に固定するクランプ部材20と、クランプ部材20を貫通してスピンドルモータ60に締結されるねじ部材55とを備える。
アクチュエータ30は、アクチュエータピボット31に回転可能に組立てられたスイングアーム32と、スイングアーム32の先端に配置されたサスペンション35と、サスペンション35に配置された読取り/書込みヘッド(図示せず)とを備え、読取り/書込みヘッドをディスク50上の所望の位置に移動させるために、スイングアーム32を時計回りまたは逆時計回りに回転駆動するボイスコイルモータ40とを備える。
HDDの電源がオンになって、ディスク50が回転し始めれば、スイングアーム32は、読取り/書込みヘッドをディスク50上にロードさせるために反時計回りに回転する。HDDの電源がオフになって、ディスク50が停止すれば、スイングアーム32は、読取り/書込みヘッドをディスク50の外郭に配置されているランプ90上にアンロードさせるために、時計回りに回転する。
ところが、このようなランプ方式のHDDでは、読取り/書込みヘッドがランプ90上に置かれるので、耐衝撃特性が強いという長所はあるが、ランプ90という別途の構成要素が要求され、また、ランプ90の締結のための作業工数の増加、ランプ90によってHDD内の空間に無駄が生じるなどの問題があった。更に、読取り/書込みヘッドがランプ90上に安全にパーキングされるために、ディスクの外周領域は、パーキングのためにデータを保存できない無効領域として残さなければならないため、ディスクの保存容量を構造的に制限するという問題点もあった。
一方、CSS方式のHDDでは、製造コストが節減され、軽薄短小化に適しているという長所があるが、耐衝撃特性に脆弱な致命的な問題点があって、特に、携帯使用に適した小型HDDでは、積極的に活用されていない実情であった。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、製造コストが節減され、無駄な空間が減少し、保存容量を増大させうるCSS方式を適用しながらも、耐衝撃特性を向上させることが可能な、新規かつ改良されたスピンドルモータ組立体及びハードディスクドライブを提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、読取り/書込みヘッドによって所定のデータが記録/再生され、ヘッドがパーキングされる領域が設けられた情報保存/再生用のディスクと、ディスクを回転駆動し、ディスクが挟まれるハブを有するスピンドルモータと、ディスク上に加圧接触して、ディスクをハブに対して固定するクランプ部材と、を備え、クランプ部材の外周部には、パーキング領域から所定距離だけ離隔して上下に対向するように、円環状に設けられた振動制限部が形成されたことを特徴とする、スピンドルモータ組立体が提供される。
上記クランプ部材には、ディスク側に湾曲に突出して、ディスク面に対して加圧接触する加圧部が形成され、振動制限部は、加圧部から半径方向に突設されてもよい。
上記振動制限部のディスク側に対向する面には、緩衝部材が配置されてもよく、緩衝部材は、クランプ部材上にインジェクションモールディングされて、クランプ部材と一体に形成されてもよい。
上記緩衝部材は、振動制限部に対応するように円環状に設けられ、緩衝部材の円周に沿って所定間隔で離隔された複数の結合突起が設けられてもよく、振動制限部には、結合突起が挟まれる複数の結合ホールが設けられてもよい。
上記緩衝部材は、柔軟性プラスチック素材で形成されてもよい。また、上記パーキング領域は、ディスクの内周端に設けられてもよい。更に、上記ディスクが停止しているとき、読取り/書込みヘッドは、ディスクのパーキング領域とクランプの振動制限部との間に位置することができる。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、読取り/書込みヘッドが先端部に設置され、読取り/書込みヘッドを所望の位置に移動させるアクチュエータと、読取り/書込みヘッドによってデータが記録/再生され、読取り/書込みヘッドがパーキングされる領域が設けられた情報保存/再生用のディスクと、ディスクを回転駆動し、ディスクが挟まれるハブを有するスピンドルモータと、ディスク上に加圧接触して、ディスクをハブに対して固定し、パーキング領域から所定距離だけ離隔して上下に対向するように、円環状に設けられた振動制限部を有するクランプ部材と、を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブが提供される。
上記アクチュエータは、読取り/書込みヘッドが設置されたサスペンションと、サスペンションを支持し、ピボット軸を中心に旋回動作するスイングアームと、スイングアームを回転駆動するボイスコイルモータと、を備え、サスペンションの先端部には、緩衝突起が設けられてもよい。
上記緩衝突起は、半球状に設けられてもよい。上記緩衝突起は、柔軟性プラスチック素材から形成されてもよい。
本発明によれば、製造コストが節減され、無駄な空間が減少し、保存容量を増大させうるCSS方式を適用しながらも、耐衝撃特性を向上させることができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
(第1の実施形態)
まず、図2を参照して、本発明の第1の実施形態に係るハードディスクドライブ(以下、HDDという。)について説明する。図2は、本実施形態に係るスピンドルモータ組立体を備えたHDDの斜視図を示す。図2に示すように、HDDは、データ保存/再生用のディスク150と、ディスク150を回転させるためのスピンドルモータ160と、ディスク150をスピンドルモータ160に対して固定するクランプ部材120とを備え、データの記録及び再生のための読取り/書込みヘッド138をディスク150上の所定位置に移動させるためのアクチュエータ130を備える。本実施形態のスピンドルモータ組立体は、ディスク150と、スピンドルモータ160と、及びクランプ部材120とを備えたものをいう。
スピンドルモータ160は、HDDのベース部材112上に設置される。このスピンドルモータ160には、一つまたは複数のデータ保存/再生用のディスク150が装着され、該ディスク150は、スピンドルモータ160によって一定の角速度で回転する。ディスク150の半径方向の内周端には、データが保存されないパーキング領域Pが設けられる。パーキング領域Pは、ディスク150の停止時、読取り/書込みヘッド138がその上に安全に置かれるように設けられたものである。ディスク150が回転し始めると、ディスク150面に置かれた読取り/書込みヘッド138が、ディスク150面上で容易に浮上できるように、パーキング領域Pの全面にかけて複数のバンプが設けられてもよい。
クランプ部材120は、ディスク150をスピンドルモータ160に対して加圧して固定する。ねじ部材155が、クランプ部材120の中央ホール121を通じて、スピンドルモータ160の上端部に螺合されることによって、クランプ部材120は、ディスク150に対して所定の圧力で接触する。クランプ部材120の外周部には、ディスク150のパーキング領域Pと上下に対応するように、円環状に振動制限部125が設けられるが、振動制限部125の詳細については後述する。
アクチュエータ130は、ベース部材112に設置されたアクチュエータピボット131と、スイングアーム132と、サスペンション135と、読取り/書込みヘッド138と、コイル支持部145と、ボイスコイルモータとを備える。スイングアーム132は、アクチュエータピボット131に回転可能に結合される。サスペンション135は、スイングアーム132の先端部に結合されて、ヘッド138をディスク150の表面側に付勢されるように支持する。コイル支持部145は、スイングアーム132の後端部に設けられる。
ボイスコイルモータは、スイングアーム132を回転させるための駆動力を提供する。ボイスコイルモータは、VCMコイル141に入力される電流と、マグネット175によって形成された磁場との相互作用によって、フレミングの左手の法則による方向にスイングアーム132を回転させる。VCMコイル141は、コイル支持部145に組立てられる。マグネット175は、VCMコイル141に対面するようにその上部と下部にそれぞれ配置され、ヨーク171に設置されて支持される。
図3は、図2に示されたHDDの平面図を示す。図3に示すように、HDDの電源がオンになってディスク150が回転し始めれば、ボイスコイルモータは、スイングアーム132を所定方向、例えば、時計回りに回転させてヘッド138をディスク150の記録面上にロードさせる。例えば、記録面は、ディスク150のパーキング領域Pを除外したその外側の領域を意味するものであって、所定のデータが保存されうるデータ領域をいう。ディスク150が回転しながら、ディスク150の周囲には気流が発生し、ディスク150のパーキング領域Pに置かれていた読取り/書込みヘッド138は、発生した揚力によってパーキング領域Pから所定高さに浮上するようになる。このような状態で、ヘッド138は、ディスク150の特定トラックTを追従して、ディスク150の記録面にデータを記録するか、またはディスク150の記録面から保存されたデータを再生する。
一方、HDDの電源がオフになってディスク150の回転が停止すれば、ボイスコイルモータは、スイングアーム132を反対方向、例えば反時計回りに回転させて、ヘッド138をディスク150の記録面から外れるようにする。このように記録面から外れたヘッド138は、ディスク150の内周側に設けられたパーキング領域Pに置かれる。
図4は、図2に示されたHDDのIV−IV線で切断した垂直断面図である。図4に示すように、スピンドルモータ160は、ベース部材112に設置されたシャフト161と、シャフト161の外周に結合された固定子163と、固定子163の外側に配置された回転子、すなわちハブ165とを備える。ハブ165の外周には、ディスク150が挟まれる。
スピンドルモータ160の上端部には、ハブ165を貫通してねじ部材155が螺合される。ねじ部材155がスピンドルモータ160に締結されれば、半径方向に突出したねじ部材155の端部によって、クランプ部材120がディスク150方向に押さえられる。クランプ部材120には、ディスク150側に湾曲に突出した加圧部123が形成される。加圧部123は、弾性変形されつつ、ディスク150面に対して所定の圧力で接触する。
加圧部123から半径方向に突出したクランプ部材120の振動制限部125は、ディスク150のパーキング領域Pと上下に対応するように設けられることが望ましい。クランプ部材120の振動制限部125と、ディスク150面のパーキング領域Pとの間には、所定の余裕間隙gが形成される。余裕間隙gは、読取り/書込みヘッド138がパーキング領域Pに入ったり、パーキング領域Pから出てくるときに、ヘッド138が設置されたサスペンション135の先端部が、クランプ部材120によって干渉されないように設けられたものである。余裕間隙gは、読取り/書込みヘッド138の移動が干渉されない範囲で最小限の高さに規制されることがHDDの耐衝撃性の側面で望ましい。以下では、これについて詳細に説明する。
図5は、図3のV方向から見た側面図を示す。読取り/書込みヘッド138がディスク150のパーキング領域Pに置かれた状態を示す。停止状態のHDDに垂直方向に外部衝撃が加えられれば、例えば、垂直上方に衝撃が加えられる場合であれば、剛性が相対的に弱いサスペンション135が下方に偏向され、サスペンション135は、サスペンション135自体の弾性復原力によって再び垂直上方に跳ね返る。この際、ヘッド138は、サスペンション135と共に上方に速い速度で上がって、クランプ部材120の振動制限部125に衝突し、その衝突反発力によってサスペンション135は、再び下降する。このように、繰り返してサスペンション135が揺れ動く過程で、余裕間隙gが一定に制限されなければ、ヘッド138は、ディスク150面に対して立った(ほぼ垂直な)姿勢で衝突し、その結果、ヘッド138は、その一側角部と他側角部とが繰り返してディスク150面と衝突しながら搖動する。このように、外部衝撃が読取り/書込みヘッド138の角部に局部的に集中することによって、ヘッド138自体が物理的に損傷されるだけでなく、ディスク150面上にもくぼみ(dent)を残す。
本発明では、クランプ120の外周部に半径方向に突出した振動制限部125を設けることによって、外部衝撃時に読取り/書込みヘッド138の垂直移動量を減らすことができ、特に、狭い余裕間隙gを通じて、ヘッド138がディスク150面に対して水平な姿勢を維持するように強制することによって、ヘッド138が広い底面でディスク150面と衝突するようにする。このように、ヘッド138とディスク150面との間の衝突面積が増大した結果、ヘッド138の損傷が防止され、ディスク150面上にもくぼみなど、物理的な損傷が減少または除去されうる。
(第2の実施形態)
次に、図6を参照して、本発明の第2の実施形態に係るHDDについて説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に係るHDDに適用されうるクランプ部材220と緩衝部材280とを示す分解斜視図である。。図6に示すように、クランプ部材220の概略中央には、ねじ部材155が貫通する中央ホール221と、中央ホール221を取り囲む所定半径に沿って形成され、ディスク150面に向かって突出した加圧部223とが設けられる。そして、クランプ部材220の外周部には、ディスク150面から所定高さに離隔して配置される円環状の振動制限部225が設けられる。振動制限部225は、上述した第1の実施形態の説明と実質上同様に、パーキング状態の読取り/書込みヘッド138が、外部衝撃によって垂直方向に振動することを一定に制限する機能を行い、これにより、相互衝突による読取り/書込みヘッド138及びディスク150の損傷を防止する。
クランプ部材220の下側、すなわち、クランプ部材220のディスク150面側には、緩衝部材280が結合される。緩衝部材280は、クランプ部材220の振動制限部225と対応する円環状に設けられて、振動制限部225の底面に結合される。このために、緩衝部材280には、所定の間隔でクランプ部材220側に突出した複数の結合突起285が設けられ、結合突起285は、クランプ部材220の結合ホール228にそれぞれ挟まれる。
図7は、図6に示されたクランプ部材220及び緩衝部材280が結合された状態でのVII−VII線で切断した断面図を示す。図7に示すように、クランプ部材220に挟まれた結合突起285が結合ホール228から外れないように、結合突起285の外郭は、側面が円錐形状であり、断面が斜線形態に設けられることが望ましい。
図8は、図6の緩衝部材280が適用されたスピンドルモータ組立体の一部分を示巣側面図である。図8に示すように、クランプ部材220の外周部には、ディスク150面から余裕間隙gを挟んで離隔されている振動制限部225が設けられ、振動制限部225とディスク150面との間には、読取り/書込みヘッド138がパーキングされている。振動制限部225の底面には、緩衝部材280が結合されている。緩衝部材280は、外部衝撃によって、読取り/書込みヘッド138が振動制限部225に衝突する時に、ヘッド138の衝撃エネルギーを吸収し、振動制限部225からヘッド138に加えられる反発力を減らすことで、サスペンション135の振動を抑制するために設けられる。緩衝部材280を形成する素材としては、振動を吸収できるダンピング能力だけあれば、特に限定される必要はないが、例えば、柔軟性プラスチック素材から形成されうる。
クランプ部材220と緩衝部材280とは、互いに別個の部材として製造された後、緩衝部材280の結合突起285をクランプ部材220の結合ホール228にはめ込む方式で結合されうる(図6参照)。または、これと違って、所定の形状に成形されたクランプ部材220上に緩衝部材280の元素材をインジェクションモールディングする方式を適用して、クランプ部材220と緩衝部材280とが一体に成形されることもある。緩衝部材280がクランプ部材220、更に詳細に、振動制限部225の底面に付着される場合、振動制限部225とディスク150面との間を上下に振動するサスペンション135の振動エネルギーを吸収して、振動を迅速に減衰させうる。
一方、サスペンション135の先端部には、図8に示すように、緩衝突起239が設けられることもあるが、緩衝突起239は、例えば、半球状を有しうる。緩衝突起239は、サスペンション135が外部衝撃によって垂直方向に振動する場合、サスペンション135の先端部がクランプ部材220の振動制限部225に衝突することによって、サスペンション135に加えられる衝撃エネルギーを吸収し、その結果、サスペンション135の振動が迅速に減衰されて、読取り/書込みヘッド138とディスク150とが更に確実に保護されうる。緩衝突起239は、振動を吸収するダンピング性能を有する多様な素材から形成され、一例として加工の便宜上、柔軟性を有するプラスチック素材から形成されうる。緩衝突起239がサスペンション135の先端部に設けられる場合、クランプ部材220とディスク150との間を上下に振動するサスペンション135の振動エネルギーを迅速に吸収して、振動を早く減衰させるので、サスペンション135の保護に更に効果的である。
上述した本発明の実施形態によれば、CSS方式が採用されることによって、製造コストが節減され、無駄な空間が減って軽薄短小化に適合し、保存容量が向上するHDDが提供される。また、本実施形態では、上述の効果に加えて、クランプ部材の外周部にサスペンションの振動を所定範囲で制限する振動制限部を用意することによって、サスペンションに設置された読取り/書込みヘッドの物理的な損傷が防止され、耐衝撃特性が向上する。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
従来技術によるHDDの斜視図である。 本発明の第1の実施形態に係るスピンドルモータ組立体が採用されたHDDを示す斜視図である。 図2に示されたHDDの作動状態を示す平面図である。 図2のIV−IV線で切断した垂直断面図である。 図3のHDDをV方向から見た側面図である。 本発明の第2の実施形態に係るクランプ部材及び緩衝部材を示す分解斜視図である。 図6のVII−VII線で切断した垂直断面図である。 図6に示されたクランプ部材及び緩衝部材が適用されたHDDの一部を示す側面図である。
符号の説明
112 ベース部材
120、220 クランプ部材
121、221 中央ホール
123、223 加圧部
125、225 振動制限部
130 アクチュエータ
131 アクチュエータピボット
132 スイングアーム
135 サスペンション
138 読取り/書込みヘッド
141 VCMコイル
145 コイル支持部
150 ディスク
155 ねじ部材
160 スピンドルモータ
161 シャフト
163 固定子
165 ハブ
171 ヨーク
175 マグネット
228 結合ホール
280 緩衝部材
285 結合突起
P パーキング領域

Claims (13)

  1. 読取り/書込みヘッドによって所定のデータが記録/再生され、前記ヘッドがパーキングされる領域が設けられた情報保存/再生用のディスクと、
    前記ディスクを回転駆動し、前記ディスクが挟まれるハブを有するスピンドルモータと、
    前記ディスク上に加圧接触して、前記ディスクを前記ハブに対して固定するクランプ部材と、
    を備え、
    前記クランプ部材の外周部には、前記パーキング領域から所定距離だけ離隔して上下に対向するように、円環状に設けられた振動制限部が形成されたことを特徴とする、スピンドルモータ組立体。
  2. 前記クランプ部材には、前記ディスク側に湾曲に突出して、前記ディスク面に対して加圧接触する加圧部が形成され、
    前記振動制限部は、前記加圧部から半径方向に突設されたことを特徴とする、請求項1に記載のスピンドルモータ組立体。
  3. 前記振動制限部の前記ディスク側に対向する面には、緩衝部材が配置されたことを特徴とする、請求項1に記載のスピンドルモータ組立体。
  4. 前記緩衝部材は、前記クランプ部材上にインジェクションモールディングされて、前記クランプ部材と一体に形成されたことを特徴とする、請求項3に記載のスピンドルモータ組立体。
  5. 前記緩衝部材は、前記振動制限部に対応するように円環状に設けられ、前記緩衝部材の円周に沿って所定間隔で離隔された複数の結合突起が設けられたことを特徴とする、請求項3に記載のスピンドルモータ組立体。
  6. 前記振動制限部には、前記結合突起が挟まれる複数の結合ホールが設けられたことを特徴とする、請求項5に記載のスピンドルモータ組立体。
  7. 前記緩衝部材は、柔軟性プラスチック素材で形成されたことを特徴とする、請求項3に記載のスピンドルモータ組立体。
  8. 前記パーキング領域は、前記ディスクの内周端に設けられたことを特徴とする、請求項1に記載のスピンドルモータ組立体。
  9. 前記ディスクが停止しているとき、前記読取り/書込みヘッドは、前記ディスクのパーキング領域と前記クランプの振動制限部との間に位置することを特徴とする、請求項1に記載のスピンドルモータ組立体。
  10. 読取り/書込みヘッドが先端部に設置され、前記読取り/書込みヘッドを所望の位置に移動させるアクチュエータと、
    前記読取り/書込みヘッドによってデータが記録/再生され、前記読取り/書込みヘッドがパーキングされる領域が設けられた情報保存/再生用のディスクと、
    前記ディスクを回転駆動し、前記ディスクが挟まれるハブを有するスピンドルモータと、
    前記ディスク上に加圧接触して、前記ディスクを前記ハブに対して固定し、前記パーキング領域から所定距離だけ離隔して上下に対向するように、円環状に設けられた振動制限部を有するクランプ部材と、
    を備えることを特徴とする、ハードディスクドライブ。
  11. 前記アクチュエータは、
    前記読取り/書込みヘッドが設置されたサスペンションと、
    前記サスペンションを支持し、ピボット軸を中心に旋回動作するスイングアームと、
    前記スイングアームを回転駆動するボイスコイルモータと、
    を備え、
    前記サスペンションの先端部には、緩衝突起が設けられたことを特徴とする、請求項10に記載のハードディスクドライブ。
  12. 前記緩衝突起は、半球状に設けられたことを特徴とする、請求項11に記載のハードディスクドライブ。
  13. 前記緩衝突起は、柔軟性プラスチック素材から形成されたことを特徴とする、請求項11に記載のハードディスクドライブ。
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